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１　概 述

1.1　過濾除塵技術發(fā)展的軌跡

成都市內的古蜀國金沙遺址博物館，陳列已有3000多年的“過濾器”—— 設計精美絕倫有填充物的無底大陶罐，用作飲用水的過濾，除去泥沙。這一發(fā)明透射出蜀地先民們生活的精彩、浪漫和富足，可看作是當今過濾除塵技術最久遠的技術基因。

1972年，筆者曾在重慶九龍電廠見過產于1956年用于煙氣CO2測量的熱導分析儀，配置有過濾器的取樣探頭，是事實上的在線分析系統(tǒng)。也是1956年，南分建廠，成為中國分析儀器工業(yè)的發(fā)端。

1972年那時生產的CO2熱導分析儀，SiC材質的探頭過濾器由100目改進提高到150目粒度，過濾精度大致達到20um左右。40年斗轉星移的今天，不少企業(yè)的探頭過濾器仍然停留在10～20um低水平。2011年5月參觀一家頗具實力的外企，其高端產品第一級探頭過濾器的過濾精度就是20um，使用維護要求：三個月整體抽出探頭用化學溶劑清洗過濾器，一年內就得更換，其維護量及成本將不堪重負。

德國H&B公司早在上世紀八十年代末，探頭過濾器就達到0.3um的高水平，成功用于水泥窯窯尾（樣氣溫度1350℃、粉塵含量2000g/m3）干法高溫取樣探頭，過濾除塵技術已經是一項全面成熟的技術。這一事實印證出本行業(yè)現(xiàn)在仍然普遍性的落后，值得質疑和反思。

1.2　對過濾除塵現(xiàn)狀的反思

盡管過濾除塵早已成為專業(yè)人士關注的焦點，卻又如何停滯不前？滿足和停留于“能夠用”狀態(tài)，不思進取的行為方式起了很壞的阻滯作用。

專業(yè)人士甚至是資深專家都憑著直觀技術的技術邏輯思維，一是認為過濾器的精度提高，必然氣流阻力就更大，肯定更不適用；二是采用多級過濾組合的技術路線，認為就可提高過濾精度，有幾家公司采用三級過濾器的取樣探頭也只能達到＞2um，但是，還有氣流阻力增大和反吹掃效果不佳的后顧之憂。

重慶凌卡公司依靠技術創(chuàng)新和對過濾器多項技術特性的協(xié)調，成功將探頭過濾器過濾精度（單級）推進到0.3um，膜式過濾器推進到0.05um，并無氣流阻力增大的弊端，還有納米疏水特性、抗污染的新特性。以此事實說明，上述直觀的技術邏輯并不正確，成熟技術必須向微觀技術和宏觀技術延伸和拓展。

2 　大氣顆粒物污染的類比啟示

2.1　灰霾天氣與氣溶膠

城市灰霾天氣是空氣混和煙氣顆粒物后的渾濁現(xiàn)象，細粒子特別是超細粒子已成為影響我國城市環(huán)境空氣質量的主要污染物之一，城市機動車尾氣排放引發(fā)的PM2.5（即粒徑＜2.5um）污染物長時間懸浮在空氣中并不沉降，成為突出的污染難題。

氣溶膠一般是指＜2.5um的干粒子污染，應該還包括微細液滴。研究表明：＜1um的細粒子在光的散射和吸收中起支配作用，天津市＜1um粒子的消光占總消光的80％。^［2］所以，可認為氣溶膠是＜1um的細顆粒物污染，包括粉塵、煙霧、揮發(fā)性有機物、水霧等，這就是霾。所謂氣溶膠過濾器必須是優(yōu)于1um，而且應該能夠適應微細液霧存在的條件。

2.2　空氣質量標準及其監(jiān)測實例

美國早在1997年制定和執(zhí)行的空氣質量標準是PM2.5，＜35ug/m³。世衛(wèi)組織也是PM2.5，但是＜20ug/m³。粒徑＜2.5um的細顆粒物污染對人體健康（例如心血管疾?。┑奈：υ缬袊H共識。

中國的空氣質量標準從1996年起至今執(zhí)行的是PM10（即粒徑＜10um），臨界指數(shù)是100（即＜100ug/m³為合格），即便如此低標準，還有約58％的城市不能達標。中國至今未將＜2.5um的細顆粒物列入強制監(jiān)測的污染物范圍，那可是毒性最強的顆粒物，這才會有天氣監(jiān)測報告并無污染，市民卻身心深感不爽的怪現(xiàn)象。

天津市用氣溶膠粒譜分析儀監(jiān)測細顆粒物污染的研究表明：粒徑＞10um的極少，這卻是法定監(jiān)測目標。污染物主要分布在0.25～0.6um范圍，濃度的最高值出現(xiàn)在0.3～0.35um段，占30.8％，＜0.65um粒徑的粒子占98.5％。^［2］

北京市2008年奧運會期間的空氣質量，無疑是有監(jiān)測以來最好的，絕對有益于人體健康。此間監(jiān)測表明：30～50nm（即0.03～0.05um）超細顆粒物占數(shù)量濃度比例最大，達到23.5％。^［2］

3　 在線氣體分析儀對樣氣處理的苛刻要求

基于“在線分析系統(tǒng)要有15年壽命周期” ^［3］ 的核心技術理念，樣氣最好能達到標準氣般的優(yōu)良品質，多數(shù)工程應用項目肯定無法達到這一苛刻要求。

分析儀對樣氣處理的苛刻要求中，最基本也是最重要的一項就是過濾除塵。筆者從日本橫河公司IR200型紅外分析儀的說明書中，尋找到有數(shù)量限制的唯一根據：＜0.3um，＜10ug/m³。“＜0.3um”值已經深入到天津市細顆粒污染物的峰值（0.3～0.35um）范圍，所以可將其理解成是合格標準。要使在線分析儀及其在線分析系統(tǒng)真正能夠達到10～15年的長壽命，0.3um的“合格”標準肯定還不行。北京奧運期間0.03～0.05um的超細顆粒物標志著特別好的天氣，類比同理，0.05um精度過濾的樣氣就是特別好的樣氣，值得慶幸的是，這一高標準經過努力是能夠達到的。#p#分頁標題#e#

４　LKF2型疏水超微孔SiC高效過濾元件的氣流阻力測試

　 作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的十二五綱要，十分強調新技術、新元件、新材料、新工藝和新裝置的應用，在線分析技術的技術進步也應強調新元件的研究及應用。重慶凌卡公司過濾除塵技術先進過濾元件的研究和應用已取得突破性進展，LKF1型疏水超高效聚合過濾薄膜、LKF2型疏水超微孔SiC高效過濾元件相繼研發(fā)成功，前者用于超高效膜式過濾器（0.05um），后者用于無堵塞連續(xù)取樣探頭的高效過濾（單級、0.3um）。

對于高效的探頭過濾元件，包括資深專家的專業(yè)人士的最大疑慮，就是氣流阻力大會引起探頭堵塞的故障。為此或將其過濾精度降低至10～20um，或將過濾元件放大，某大企業(yè)的大型過濾元件尺寸是Φ58×Φ38×148，過濾表面積達到270cm²。采用2～3級過濾器組合是另一類型不成功的努力。

凌卡研發(fā)的LKF2型探頭過濾器有如下優(yōu)良的綜合性能：

• 納米疏水特性，抗污染和化學腐蝕、耐高溫；

• 高效過濾：0.3um 99％；

• 低氣流阻力：＜100Pa （Φ42×Φ18×130規(guī)格，1L/min流量）

采用“LSC1型超微孔SiC高效過濾元件氣流阻力測試裝置”，對Φ50×Φ20×135規(guī)格的六件LKF2型樣品的測試結果（1L/min流量）分別是：74.5Pa 84.3Pa   68.6Pa  66.7Pa   80.4Pa   82.4Pa，平均值是76.2Pa。^［4］

對于推薦的Φ42×Φ18×130規(guī)格，過濾表面積只有171cm²,以表面積折算方式得出的氣流阻力最大值是104Pa，，平均值是94Pa。

但愿以上測試結果能以正視聽：依靠技術創(chuàng)新，依靠深入的技術設計、質量設計和先進的制造、處理新工藝研發(fā)的先進過濾元件，完全做到了疏水特性、高效過濾和低氣流阻力之間的完善協(xié)調，達到“TRIZ（萃智）發(fā)明問題解決理論”中最終理想解的境界。